DE2707190A1

DE2707190A1 - ARRANGEMENT FOR COUPLING ELECTRICAL CIRCUITS IN PLANTS PROTECTED BY FIREWATER OR EXPLOSION PROTECTED SYSTEMS, IN PARTICULAR INTRUSIVELY SAFE AND NON-INTRINSICALLY SAFE ELECTRICAL CIRCUITS

Info

Publication number: DE2707190A1
Application number: DE19772707190
Authority: DE
Inventors: Lueder Dipl Ing Heidemann; Helmut Dipl Ing Rautwurm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1978-08-24
Also published as: JPS53102686A; GB1576995A; DE2707190B2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 77 P 3 0 2 9 BRO

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Anordnung zur Kopplung von Stromkreisen in Schlagwetter- oder ezplosionegeschützten Anlagen, insbesondere von eigensicheren und nicht eigensicheren Stromkreisen Arrangement for coupling circuits in firedamp or ezplosion-protected systems, especially intrinsically safe and non-intrinsically safe circuits

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kopplung von Stromkreisen in Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagen, insbesondere von eigensicheren und nicht eigensicheren Stromkreisen.
5The invention relates to an arrangement for coupling circuits in firedamp or explosion-proof systems, in particular intrinsically safe and non-intrinsically safe circuits.
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Zur Kopplung von eigensicheren und nicht eigensicheren Stromkreisen in Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagen sind nach Art von Leitungsdurchführungen oder Leitungseinführungen gestaltete Koppelglieder bekannt, die im wesentlichen aus in der Durchführung vergossenen, magnetisch betätigbaren Schaltelementen, z.B. Relais, und einem der Spule des Magneten vorgeschalteten Gleichrichter bestehen und deren eigensichere Anschlußklemmen an dem einen Ende der Durchführung angeordnet sind, während die nicht eigensicheren Anschlüsse aus dem anderen Ende der Durchführung herausgeführt sind. Das nicht eigensichere Ende der Durchführung ist mit einem Gewinde versehen und kann beispielsweise in eine mit entsprechendem Gewinde ausgestattete Bohrung in der Wand eines druckfeaten Gehäuses eingesetzt werden (DT-PS 1 180 030 und 1 440 158).For coupling intrinsically safe and non-intrinsically safe circuits in firedamp or explosion-proof systems are according to the type of cable bushings or cable entries designed coupling links are known, which essentially consist of magnetically actuated switching elements cast in the bushing, e.g. relays, and a rectifier upstream of the coil of the magnet and their intrinsically safe connection terminals are arranged at one end of the bushing, while the non-intrinsically safe connections from the other end the implementation are brought out. The non-intrinsically safe end of the bushing is threaded and can for example, be used in a hole equipped with a corresponding thread in the wall of a pressure-tight housing (DT-PS 1 180 030 and 1 440 158).

Derartige Koppelglieder werden vorwiegend dazu verwendet, binäre Signale von der eigensicheren Seite auf die nicht eigensichere Seite oder in umgekehrter Richtung zu übertragen. Such coupling elements are mainly used to transmit binary signals from the intrinsically safe side to the non-intrinsically safe side or in the opposite direction.

Ferner sind optoelektronische, aus einer Lumineszenzdiode und Hk 2 Di / 27.1.77 809834/0201Furthermore, optoelectronic, consisting of a light emitting diode and Hk 2 Di / 27.1.77 809834/0201

einer Fotozelle bestehende Koppelelemente zur potentialfreien Übertragung von Signalen aus einem Stromkreis in einen anderen Stromkreis bekannt.a photocell existing coupling elements for potential-free Transmission of signals from one circuit to another is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Signale von einem Schlagwetter- oder explosionsgeschützten Anlagenteil auf mindestens einen anderen Anlagenteil oder umgekehrt oder in beiden Richtungen derart zu übertragen, daß eine Trennung von eigensicheren und nicht eigensicheren Kreisen sichergestellt ist. 10The invention is based on the object of transmitting signals from a firedamp or explosion-proof system part to at least to another part of the system or vice versa or to transfer in both directions in such a way that a separation of intrinsically safe and non-intrinsically safe circuits is ensured. 10

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem der Stromkreise mindestens ein Lichtsender und/oder Lichtempfänger und in zumindest einem weiteren Stromkreis mindestens ein Lichtempfänger und/oder Lichtsender angeordnet ist und daß der Lichtsender und der zugehörige Lichtempfänger über eine Lichtleitfaser miteinander verbunden sind.According to the invention, this object is achieved in that in one of the circuits at least one light transmitter and / or light receiver and in at least one further circuit at least a light receiver and / or light transmitter is arranged and that the light transmitter and the associated light receiver are connected to one another via an optical fiber.

Die in Lichtsignale umgeformten elektrischen Signale können in Schlagwetter- oder explosionsgefährdeten Betrieben über die Lichtleitfasern übertragen werden, ohne daß zusätzliche Schutzmaßnahmen zu treffen sind. Die Unempfindlichkeit hinsichtlich Alterungserscheinungen und die geringe Dämpfung handelsüblicher Lichtleitfasern ermöglichen eine leistungsarme Trennung ausreichender Spannungsfestigkeit.The electrical signals, which are converted into light signals, can be used in companies that are exposed to firedamp or explosion hazards via the Optical fibers are transmitted without additional protective measures to be taken. The insensitivity to Signs of aging and the low attenuation more commercially available Optical fibers enable low-power separation of sufficient dielectric strength.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips einer Koppelanordnung ,Fig. 1 is a schematic representation of the principle of a coupling arrangement ,

Flg. 2 eine schematische Darstellung einer durch eine Lichtleitfaser-Steckvorrichtung erweiterten Koppelanordnung,Flg. 2 is a schematic representation of a through an optical fiber connector extended switching arrangement,

Fig. 3 eine Lichtsender und Lichtempfänger enthaltende Baueinheit in Kombination mit einer Lichtleitfaser-Steckvorrichtung, 3 shows an assembly containing a light transmitter and light receiver in combination with an optical fiber connector,

Fig. 4 zwei mittels Lichtleitfaser-Stestvorrichtung verbundene Baueinheiten,4 shows two connected by means of an optical fiber test device Building units,

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Fig. 5 eine Lichtleitfaser-Steckvorrichtung nach Art einer Durchführung.Fig. 5 shows an optical fiber connector in the manner of a Execution.

In Fig. 1 ist das Grundprinzip einer Koppelanordnung schematisch dargestellt. Es sei angenommen, daß ein Signal von einem nicht eigensicheren Stromkreis, beispielsweise aus einem druckfest gekapselten Gerät, über die Anschlüsse 1 auf einen mit den Anschlüssen 2 verbundenen eigensicheren Stromkreis zu übertragen ist. Die Anschlüsse 1 sind mit einem Lichtsender 4 verbunden, der vorzugsweise aus einer Lumineszenzdiode besteht. Das vom Lichtsender erzeugte Licht wird mittels einer Lichtleitfaser 3 auf einen Lichtempfanger 6 übertragen, der vorzugsweise aus einem Fototransistor oder aus einer Fotozelle, einer Fotodiode oder einem Fotothyristor besteht. An den Ausgang des Lichtempfängers 6 kann in Abhängigkeit von der weiteren Verarbeitung oder Auswertung des Signale ein weiterer elektronischer Schaltkreis 7, z.B. ein elektronischer Verstärker, erforderlich sein. Die Anschlüsse 2 stellen den eigensicheren Ausgang der Koppelanordnung dar.In Fig. 1, the basic principle of a coupling arrangement is shown schematically. Assume that a signal from one is not intrinsically safe circuit, for example from a flameproof device, via the connections 1 to one with the connections 2 connected intrinsically safe circuit is to be transmitted. The connections 1 are connected to a light transmitter 4, which preferably consists of a light emitting diode. The light generated by the light transmitter is transmitted by means of an optical fiber 3 transmitted to a light receiver 6, which is preferably from a phototransistor or a photocell, a photodiode or a photothyristor. To the output of the light receiver 6 can be a further electronic circuit depending on the further processing or evaluation of the signal 7, e.g. an electronic amplifier, may be required. The connections 2 represent the intrinsically safe output of the coupling arrangement represent.

Die in Fig. 2 schematisch wiedergegebene Koppelanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten dadurch, daß die Lichtleitfasern 5 über eine als druckfeste Durchführung ausgebildete Lichtleitfaser-Steckvorrichtung 8 geführt sind, die aus einem Steckbuchsenteil 9 und zwei Steckern 10 besteht. Der aus Lichtsender 4 und Lichtempfänger 6 und gegebenenfalls zugehörigem Schaltkreis 7 bestehende Sende- und Empfangsteil 11 ist beispielsweise in einem der Schutzart (Sch) d ("druckfest gekapselt") entsprechenden Gehäuse, die als druckfeste Durchführung ausgebildete Lichtleitfaser-Steckvorrichtung 8 in der Trennwand zwischen einem in Schutzart (Sch) e ("erhöhte Sicherheit¹¹) und einem in Schutzart (Sch) d ausgeführten Raum und der Sende- und Empfangeteil 12 in einem Gehäuse angeordnet, das der Schutzart (Sch) i ("eigensicher") entspricht.The coupling arrangement shown schematically in FIG. 2 differs from that shown in FIG. The transmitting and receiving part 11 consisting of light transmitter 4 and light receiver 6 and possibly associated circuit 7 is, for example, in a housing corresponding to protection class (Sch) d ("flameproof encapsulated"), the optical fiber plug-in device 8 designed as a flameproof passage in the partition between one with degree of protection (Sch) e ("increased safety ¹¹ ) and one with degree of protection (Sch) d and the transmitting and receiving part 12 arranged in a housing that corresponds to degree of protection (Sch) i (" intrinsically safe ").

In Fig. 2, the transmitting and receiving part 11 and 12 are for the

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Übertragung von zwei Signalen ausgerüstet. Es ist jedoch ohne Schwierigkeiten möglich, den Sende- und Empfangsteil 11 mit einer Vielzahl von Lichtsendern und/oder -empfängern einschließlich der gegebenenfalls erforderlichen elektronischen Anpassungsschaltkreise und den Sende- und Empfangsteil 12 mit einer entsprechenden Anzahl von Empfängern und Sendern mit Anpassungskreisen auszustatten, so daß eine Übertragung von Signalen in beiden Richtungen mittels einer einzigen Kopplungsanordnung möglich ist.Transmission of two signals equipped. However, it is possible without difficulty to include the transmitting and receiving part 11 a variety of light transmitters and / or receivers including the electronic matching circuits that may be required and the transmitting and receiving part 12 with a corresponding one Equip number of receivers and transmitters with matching circuits, so that a transmission of signals in is possible in both directions by means of a single coupling arrangement.

Fig. 3 zeigt eine als Durchführung 13 aufgebaute Koppelanordnung, deren Sender und Empfänger zusammen mit den Lichtleitfasern 16 in einer Hülse 14 druckfest vergossen sind. Als Sender sind in diesem Ausführungsbeispiel Lumineszenzdioden 15 und als Empfänger Fototransistoren 17 verwendet. Mit der Bezugsziffer 18 sind die gegebenenfalls erforderlichen Anpassungsschaltkreise bezeichnet. Ein Ende der Durchführung 13 ist mit einem Gewinde 20 zum Einschrauben der Durchführung in die Wand 23 eines schlagwetter- oder explosionssicheren Gehäuses ausgestattet. Für den Anschluß der Signalleitungen können an den Stirnflächen der Durchführung Klemmen 22 oder Steckbuchsen für die Einführung von entsprechend konstruierten Steckern 21 vorgesehen sein.Fig. 3 shows a coupling arrangement constructed as a bushing 13, the transmitter and receiver of which are potted in a pressure-tight manner together with the optical fibers 16 in a sleeve 14. As a transmitter are in In this exemplary embodiment, luminescent diodes 15 and phototransistors 17 as receivers are used. With the reference number 18 are the any matching circuitry that may be required. One end of the bushing 13 has a thread 20 for screwing in the implementation in the wall 23 of a firedamp or explosion-proof housing. For the connection the signal lines can be connected to the end faces of the bushing terminals 22 or sockets for the introduction of the corresponding constructed connectors 21 may be provided.

In Fig. 4 ist eine weitere druckfeste Durchführung 19 gezeigt, die jedoch abweichend von Fig. 3 nur einen Sende- und Empfangsteil 11 enthält, z.B. bestehend aus Lichtsendern 15, Lichtempfängern 17 und den zugehörigen Lichtleitfasern 25, die zu einer Lichtleitung 26 zusammengefaßt sind. Die Durchführung 19 ist beispielsweise in die Wand 23 eines Schlagwetter- und exploeionssicheren Gehäuses eingeschraubt, Die Lichtleitung 26 endet in einem Lichtleiterstecker 27, der in eine entsprechend auegebildete Steckbuchse 28 eingeführt ist und damit die Verbindung zwischen der Durchführung 19 und einer den Sende- und Empfangsteil 12 enthaltenden Baueinheit 24 herstellt. Diese Baueinheit ist beispielsweise ebenfalls als Durchführung oder als Flachbaugruppe ausgeführt.In Fig. 4, a further pressure-tight bushing 19 is shown, which, however, differing from Fig. 3, only a transmitting and receiving part 11 contains, for example consisting of light transmitters 15, light receivers 17 and the associated optical fibers 25, which to a light pipe 26 are combined. The implementation 19 is for example in the wall 23 of a firedamp and explosion-proof Housing screwed in, the light line 26 ends in a light guide plug 27, which is in a corresponding formed socket 28 is inserted and thus the connection between the bushing 19 and a structural unit 24 containing the transmitting and receiving part 12. These The unit is also designed, for example, as a bushing or as a flat module.

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Obwohl der Sende- und Empfangsteil 11 und dealentsprechend auch der Sende- und Empfangsteil 12 der Übersichtlichkeit wegen nur mit zwei Sendern 15 und einem Empfänger 17 bzw. einem Sender 15 und zwei Empfängern 17 dargestellt sind, können beide Teile mit einer Vielzahl von paarweise einander zugeordneten Sendern und Empfängern ausgestattet sein. Die Anzahl der Sender und Empfänger ist lediglich durch die Abmessungen der Durchführungen bzw. Baueinheiten 19 und 24 begrenzt.Although the transmitting and receiving part 11 and deal accordingly also the transmitting and receiving part 12 for the sake of clarity are shown because of only two transmitters 15 and a receiver 17 or a transmitter 15 and two receivers 17, can both parts can be equipped with a large number of transmitters and receivers assigned to one another in pairs. The number of The transmitter and receiver are only limited by the dimensions of the bushings or structural units 19 and 24.

Pig. 5 stellt eine als Durchführung ausgebildete Lichtleitfaser-Steckrorrichtung 8 mit einem Lichtleitgerätestecker 10 dar.Pig. 5 shows an optical fiber plug-in device designed as a feedthrough 8 with a light guide device connector 10.

4 Patentansprüche4 claims

5 Figuren5 figures

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Claims

1. Arrangement for coupling electrical circuits in firedamp or explosion-proof systems, especially in-house safe ones and non-intrinsically safe circuits, characterized in that at least one light transmitter in one of the circuits (4; 15) and / or light receiver (6; 17) and in at least a further circuit at least one light receiver (6; 17) and / or light transmitter (4; 15) is arranged and that the light transmitter and the associated light receiver are connected to one another via an optical fiber (3, 5, 16, 25).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the light transmitter (4) luminescent diodes (15) and the light receiver (7) are photocells, photodiodes, phototransistors (17) or photothyristors.
3- Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the optical fiber or fibers (5) is or are guided directly through the wall of a pressure-resistant housing into a space adjoining this wall.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the optical fibers (16, 25) together with the transmitters (4; 15) and / or receivers (6; 17) and / or with a plug-in device (8, 27, 28) as a pressure-tight bushing (13, 191 24) form executed structural unit.

Ö0983A / 0201
ORIGINAL INSPECTCD